当前，瞄准氢能产业的不只是山西一地，“煤”“氢”互动在更多产煤地展开。氢气是煤化工产业重要原料之一，多个煤炭产地正积极推动灰氢转绿、以氢换煤、绿色消碳。
近日，山西省工信厅、吕梁市联合举办“山西省氢能产业链链上企业协作配套签约会”，一次性签约16个项目，涵盖制、储、运、加氢及氢能源应用等多环节。在“煤都”走向“氢都”的路上，产煤大省山西又进一步。
瞄准氢能产业的不只是山西一地。《内蒙古自治区人民政府办公厅关于促进氢能产业高质量发展的意见》提出，到“十四五”末，形成集制备、存储、运输、应用于一体的氢能产业集群，总产值力争达到1000亿元。陕西加快编制《陕西省氢能产业发展规划》，拟支持榆林等地建设规模化副产氢纯化项目，形成2个到3个千吨级燃料电池级氢气工厂。山东规划到2030年，全面建成国内领先、国际知名的氢能产业发展高地……记者了解到，多个煤炭产区抓住“氢”机遇，正在主动谋突破。
“煤”“氢”互动逐步深入
山西拥有全国最大的焦化产能，煤炭炼焦过程得到副产品——焦炉煤气的含氢量约为60%，年可提取氢气140亿立方米。加上煤制氢技术成熟、成本较低，为布局氢能带来先发优势。据悉，该省已将氢能列为“十四五”规划的先导性未来产业、首批十大重点产业链之一。
作为全国最大的独立商品焦炭和煤炭生产企业之一，山西美锦能源率先尝试。“去年7月，我们在制氢端有了新突破，焦炉煤气变压吸附制氢项目建成投产，全年生产的高纯氢气可满足5600台公交车、8000台物流车或2200台重卡满负荷使用，每年带动碳减排约18万吨。在此产量下，还可以扩展氢气液化装置，提高氢气外运能力覆盖至临省。”公司副总裁姚锦丽表示。
“煤”“氢”互动在更多产煤地展开。据宁东能源化工基地管委会氢能产业发展中心主任赵瑞介绍，该基地已形成氢气产能247万吨，占全国产氢量的7.5%，其中煤化工产、用氢总量达到240万吨/年。“宁东基地因煤而建、因煤而兴，是国家重要的大型煤炭生产基地、现代煤化工产业示范区。氢气是煤化工产业重要原料之一，我们积极推动灰氢转绿、以氢换煤、绿色消碳。根据项目生产实际，使用1吨绿氢替代煤制氢，平均可节约11吨-12吨标准煤，减排二氧化碳28吨-30吨。”
“在煤炭深加工综合利用领域，副产氢气逐渐被重新认识，为煤炭清洁高效低碳化利用开辟了新方向。能源脱碳、低碳、无碳化成为共识，也带动煤企积极参与。”在日前举行的第四届中国制氢与氢能源产业大会上，中国煤炭工业协会副会长刘峰充分肯定了两大产业的互动，“煤炭和氢能起点不同，但作为能源应用的目标和功能是相同的。”
现阶段可为氢能供应兜底
在刘峰看来，“互动”更有着兜底意义。“氢能是二次能源，依赖电解水或由化石能源经转换获得。贫油少气的资源禀赋本就困扰着我们，现阶段仍需依靠资源比较丰富的煤炭制取氢气，否则氢能供应可能出现无米之炊。”
刘峰列举了一组数字：当前，我国氢产量达3500多万吨，其中仅高温炼焦和低阶煤分质利用中低温热解副产的氢气就接近1000万吨。加工成高纯气供汽车使用，以投用在鄂尔多斯某露天煤矿的氢能重卡估算，每车每年跑10万公里，可供同类型车100多万辆；如果是家用小型乘用车，可供数百万辆。“产业发展初级阶段，氢气需求量并不大，但便捷、低成本、稳定供应非常重要。在绿氢尚不具备条件的阶段，不妨将煤制氢作为氢源其中一分支，这也是煤炭深加工领域发挥作用的一个有效窗口时机。”
有前景，也有挑战。刘峰坦言，通过煤气化制氢要排碳是事实。把灰氢淡化并逐渐向蓝氢、绿氢转变，已成为急需加强攻关的首要问题。“煤制氢排放的二氧化碳浓度、纯度较高，而且集中，有利于无害化处置和碳循环利用。煤制氢价格低廉，为开展碳埋藏和循环利用腾出了成本空间。现阶段技术还不成熟，处理能力有限，要求我们集中力量联合攻关。”
赵瑞提出，煤化工是氢能产、用量最大的领域，也将成为绿氢应用的重要场景。然而，绿氢耦合煤化工全流程的优化仍需研究。“要打通绿氢规模化应用于煤化工耦合的成套工艺流程，实现设备利用、能效提升、降耗减碳水平的最优化。目前，理论层面研究较多，尚无足够的实际操作数据验证绿氢替代变换、绿氧替代空分、酸性气体净化等环节的节能降耗量，从而设计出各系统的最优匹配方案，这是重要技术需求。”
跳出煤炭走向氢能全产业链
立足煤，再跳出煤。记者了解到，部分煤企已在探索绿氢项目，布局进一步向全产业链延伸。
“不能为做氢能而做，关键是要实现传统能源领域的碳减排。”兖矿新能源研发创新中心副主任刘涛表示，氢能同时具有能源属性和化工基础原料属性，是联接新能源与化工、冶金等领域的重要媒介。“基于此，我们将以绿电制氢为核心，构建可再生能源发电-绿氢生产-氢能应用产业链。依托煤化工产业培育工业副产氢提纯能力，规划到2025年，形成10万吨工业副产氢规模。同时，依托风光、高端装备制造产业发展电解水制氢，下游与化工、材料产业结合，发展氢能在工业领域的应用。目前已与东芝能源签订技术合作协议，共同发展燃料电池热电联产技术，重点应用于旅游景区、城市分布式供能等场景。”
国家能源集团氢能科技有限责任公司科技部主任董斌琦表示，以终端加氢供应为切入口，集团逐步向全产业链布局。“我们更多聚焦绿色氢能供应链环节，以制氢-氢储运-加氢供应为主营业务。利用基金布局下游，参与燃料电池、装备制造、氢能汽车等长尾领域。最终，致力于构建氢能供应网和应用网，以及数字氢能网络。”
董斌琦举例，依托国家能源集团产业优势，重点在能源金三角地区打造综合氢能基地，既有丰富的煤炭也有可再生能源资源，还有北部铁路与管道供应线。在应用布局方面，加快氢能在矿用重卡、物流运输、港口拖轮、可再生能源制氢代替煤制氢等应用场景的拓展，推动集团内部煤矿、运输和化工板块集中减碳。“以宁东可再生氢生态碳中和示范项目为例，今年开工的一期制氢能力2万标方/小时，建成后可支撑200辆氢能重卡运输，服务我们在宁夏区域的煤矿、电厂，约有60%的氢气将用于宁煤化工装置脱碳。”
